楊治平

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

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錨索抗滑鍵在桐子林滑坡體加固施工中的應(yīng)用

楊治平

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

針對桐子林水電站滑坡加固處治工程復(fù)雜的地質(zhì)條件和地理環(huán)境、及本工程中的施工重難點，通過在施工過程中不斷優(yōu)化設(shè)計方案、調(diào)整施工措施，最終采用錨索抗滑鍵設(shè)計方案。該方案不僅使工程施工質(zhì)量及安全受控，且在進度上得到了有效保證，為桐子林水電站工程蓄水提供了有力保證，為實現(xiàn)首臺機組發(fā)電節(jié)點目標奠定了基礎(chǔ)。

錨索抗滑鍵 桐子林滑坡體 開挖方式 加固方案

1 概述

1.1 工程概況

桐子林水電站位于四川省攀枝花市鹽邊縣境內(nèi)的雅礱江干流上，由河床式發(fā)電廠房、泄洪閘及擋水壩等建筑組成。壩頂總長440.43m，最大壩高71.3m，電站總裝機為600MW，水庫正常蓄水位為1015.00m，總庫容0.912億m3。工程屬二等大(2)型工程，永久性主要建筑物按2級建筑物設(shè)計，次要建筑物按3級設(shè)計。

桐子林滑坡體位于壩址上游左岸約1.1km，垂直河流方向長約270m，沿江寬220m，厚40m～50m，面積約38000m2。抗滑鍵工程位于桐子林水電站桐子林滑坡體，設(shè)在成昆鐵路與攀米公路之間，S214線K1+442m～K1+634m左側(cè)7m～10m范圍內(nèi)，共33根，樁深40m～45m(原設(shè)計樁深)，樁間距均為6.0m，樁截面尺寸為1.75m×2.5m，樁身采用C30鋼筋混凝土灌注。每根樁上采用鋼管預(yù)留三個錨索孔，每個錨索預(yù)留孔距樁頂?shù)木嚯x分別為1.0m、3.0m、5.0m。第一排預(yù)留錨索孔與水平面下傾角呈18°，第二排預(yù)留錨索孔與水平面下傾角呈20°，第三排預(yù)留錨索孔與水平面下傾角呈22°，錨孔直徑φ130mm?？够I具體位置如圖1所示

圖1 抗滑鍵施工平面布置示意

1.2 工程地質(zhì)

根據(jù)對現(xiàn)場地質(zhì)情況勘察，其地質(zhì)情況為：

(1)人工填土。雜填土為灰褐色、黃褐色，主要由粉質(zhì)粘土、花崗閃長巖碎塊石、煤渣、磚塊等組成。碎塊等含量約為30%，粒徑2cm～60cm，結(jié)構(gòu)松散～密實、干燥，在勘查區(qū)成昆鐵路、米易公路沿線附近分布廣泛，為塌滑堆積物，分布于公路、鐵路表層，堆積年限1～30年，厚1m～3m；

(2)碎石土層(Q4col)。主要為晚期岸坡崩塌堆積而成，為塌滑堆積物的主要組成物質(zhì)。碎石為主，含量一般50%～60%，局部達70%～80%，夾粉質(zhì)砂土及少量塊石、角礫，塊碎石成分單一；

(3)粉質(zhì)黏土(Q3al+pl)。為早期河流堆積，分布于岸坡中下部，區(qū)域資料定名為桐子林組。據(jù)勘探資料，桐子林組在塌滑堆積范圍內(nèi)，其分部高程自上游至下游而逐漸遞減，層厚2.5m～7m。物質(zhì)以粉粒、粘粒為主，成分均一，略顯層理。該層結(jié)構(gòu)致密，抗?jié)B性能好，為隔水層，分布穩(wěn)定，屬低塑性、中液限、空隙比大、壓縮模量較低、中～高壓縮性土。該層偶夾透鏡體塊碎石(土)及炭化木，塊碎石粒徑大小不等，成分較雜，為英云閃長質(zhì)混合巖、砂巖、灰?guī)r等，結(jié)構(gòu)較松散，抗?jié)B性能差；

(4)砂卵礫石層(Q3al)。為早期河流堆積，分布于河谷谷底，厚5m～30m，以卵礫石為主，成分為英云閃長質(zhì)混合巖、砂巖、灰?guī)r、玄武巖等，粒徑2cm～6cm，充填中細砂，局部為砂夾卵礫石，結(jié)構(gòu)較致密，滲透系數(shù)K=(1.16～6.18)×10-2；

(5)英云閃長質(zhì)混合巖(δ02)。出露基巖為英云閃長質(zhì)混合巖、灰綠色、淺灰色，主要礦物成分為長石、石英、角閃石、黑云母等。粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，裂隙發(fā)育。受SN向糜棱巖及斷層影響，表層巖體破碎，完整性差，風(fēng)化、卸荷強烈。

1.3 水文情況

雅礱江流域每年11月至次年4月為流域的干季，日照多，濕度小，日溫差大。每年5月至10月是流域的雨季，氣候溫暖濕潤，降雨集中，降雨量約占全年降雨的90%～95%。

據(jù)小得石水文站和氣象站歷年實測氣象資料統(tǒng)計，多年平均降水量1040.0mm，雨季(5月～10月)降水量990.7mm，占全年的95.3%；多年平均年降水日數(shù)107d，其中發(fā)生在雨季的為92d，占全年的85.3%；蒸發(fā)量大，多年平均年蒸發(fā)量2096.2mm，歷年最大值可達2348.2mm；相對濕度小，多年平均值為67%，最小僅5%。該地區(qū)日照時間長，歷年平均為2168.7h；最大風(fēng)速18.3m/s，相應(yīng)風(fēng)向為SSE。

雅礱江流域徑流豐沛，主要來源于降雨，徑流年內(nèi)變化及地區(qū)分布與降雨變化基本一致，年際變化比較穩(wěn)定。

雅礱江集水面積大，域內(nèi)植被良好，具有較好的調(diào)節(jié)能力。徑流年內(nèi)分配大致為：豐水期6月至10月，主要由降水補給，占全年的76.6%；枯水期12月～次年4月，以地下水補給為主，占全年的10.3%。

洪水主要由暴雨形成，具有洪量大，漲落緩慢，歷時長的特點。一次洪峰過程單峰一般歷時7d～9d，雙峰歷時13d～17d。主汛期為6～9月，最大流量多出現(xiàn)在8月(占全年的34.0%)，其次出現(xiàn)在7月(占全年的32.0%)。

2 開挖方式選擇

針對抗滑鍵施工區(qū)域地質(zhì)較復(fù)雜、地下水豐富等實際情況，初步擬定采用以下三種機械方式進行開挖：①沖擊鉆開挖；②旋挖鉆機開挖；③人工挖孔樁。前兩種采用泥漿固壁澆筑水下混凝土，人工挖孔樁采用混凝土固壁旱地澆筑混凝土。

2.1 施工中存在的主要重難點

初步擬定的施工方案，施工中主要存在以下重難點：

(1)施工場地布置、施工安全管理、工程質(zhì)量控制工作、施工前后工序組織安排等，是本工程施工管理的關(guān)鍵；

(2)本工程設(shè)計抗滑鍵的樁徑較小，樁深度在40m～45m之間，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)等相關(guān)規(guī)范規(guī)定，屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分項工程；

(3)樁井內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，從山體表面植被覆蓋情況和廠房基礎(chǔ)開挖地質(zhì)等情況推斷，其山體內(nèi)地下水較為豐富，且汛期時較大；在施工期間，由于受上游電站發(fā)電等影響，河床水位變化幅度大，抗滑鍵樁身下部約有17m～32m在河床水位以下。該部分樁身所處地質(zhì)為粉質(zhì)黏土層，結(jié)構(gòu)松散，抗?jié)B性能差，若大量河水滲入樁內(nèi)，當(dāng)滲流量過大時，容易出現(xiàn)流沙、管涌等現(xiàn)象，甚至發(fā)生塌樁等事故；

(4)抗滑鍵所處位置地形條件復(fù)雜，內(nèi)側(cè)有成昆鐵路，外側(cè)緊鄰省道S214線和雅礱江，且外側(cè)有一座120拌和站，采用機械施工方案，其工序復(fù)雜，占用場地大，封路等協(xié)調(diào)難度大；

(5)抗滑鍵施工區(qū)內(nèi)S214公路邊溝內(nèi)側(cè)下部埋有國防電纜，上部架有通訊電纜，給施工帶來極大不便；

(6)經(jīng)現(xiàn)場測量放點，1#～6#抗滑鍵距內(nèi)側(cè)貨場擋墻基礎(chǔ)最小距離為1.0m左右，27#～33#抗滑鍵位于鐵路圍墻基礎(chǔ)的護坡上，且距外側(cè)公路的最小距離為2.0m左右，沖擊成樁的施工方式振動大，無法保證鐵路圍墻邊坡穩(wěn)定，影響成昆鐵路與S214線的運行安全；

(7)旋挖機施工雖然振動小，但據(jù)旋挖機械自身的性能，需要套挖才能保證設(shè)計開挖截面。而且在旋挖過程中易遇到孤石或漂石，影響開挖進度和開挖精度。

2.2 人工挖孔樁的優(yōu)勢

經(jīng)過對沖擊鉆開挖、旋挖鉆機開挖、人工開挖施工方案的論證和比選，根據(jù)本工程的特點，結(jié)合其他類似工程經(jīng)驗，最終選用人工挖孔樁施工，主要有以下方面的優(yōu)勢：

(1)施工操作工藝簡單，施工方便，不需要大型機械設(shè)備，占用場地較小；

(2)可多樁同時進行施工，施工速度相對較快，節(jié)約設(shè)備投資，降低工程造價；

(3)單樁承載力高，可直接檢查樁外形尺寸和持力層情況，受力性能可靠，抗震能力強；

(4)施工時無振動、噪音，場地污染小；

(5)對于本工程而言，人工挖孔樁對周邊基礎(chǔ)擾動小，減小了對鐵路基礎(chǔ)的擾動，保證了火車通行的安全需要；

(6)采用邊開挖邊支護的循環(huán)作業(yè)方式，保證了樁身基礎(chǔ)的穩(wěn)定，確保了施工中的安全；

(7)通過采用人工挖孔樁施工，可隨時對比樁內(nèi)基礎(chǔ)與設(shè)計基礎(chǔ)變化情況，并根據(jù)基礎(chǔ)變化情況制定不同的應(yīng)急處理措施，隨時調(diào)整施工方案。

3 加固方案調(diào)整

3.1 旋噴樁帷幕試驗

本次試驗選取地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有代表性的11#、17#抗滑鍵，各抗滑鍵四周采用20個直徑為80cm的旋噴樁帷幕隔、防水。樁間距0.6m，相互咬合0.2m，護樁沿抗滑鍵四周矩形布置，具體布置型式及施工分序編號見圖2。

通過高壓旋噴帷幕加固試驗，驗證旋噴樁帷幕的防滲效果及樁體搭接狀況，使樁孔周邊形成帷幕效果，以解決涌水涌砂問題。本次高壓旋噴試驗施工工藝采用“雙管法”施工，通過試驗驗證施工參數(shù)的適宜性，確定最優(yōu)資原配置方案，最優(yōu)生產(chǎn)組織管理模式。

本次旋噴試驗的主要技術(shù)措施為：

(1)抗滑鍵樁井塌孔部分采用粘土回填；

(2)旋噴樁自抗滑鍵樁頂開始施作，上加固界線為流砂層上2m，下加固界線為打穿流砂層至基巖，若抗滑鍵完全位于土層中則加固至樁底；

圖2 抗滑鍵旋噴試驗平面布置示意

(3)上加固界線以上部分為空樁，空樁部分采用水泥砂漿回填；

(4)要求旋噴樁每延米水泥用量不小于500kg；

(5)旋噴樁采用雙管法施工，高壓水泥漿的壓力應(yīng)大于20MPa，空樁部分的注漿壓力為0.3MPa；

(6)鉆孔位置與涉及的偏差不得大于50mm。

但因桐子林滑坡體地質(zhì)缺陷、涌水等原因，在進行旋噴帷幕加固實驗過程中，串孔、埋管現(xiàn)象非常嚴重，導(dǎo)致旋噴帷幕加固實驗工作進展緩慢，旋噴效果極差，無法滿足施工需要。

3.2 抗滑鍵加錨索方案

由于旋噴帷幕加固措施對處理涌水、流砂效果差，并且穿孔嚴重，無法滿足要求，為此，參建各方根據(jù)桐子林滑坡體地質(zhì)條件等，最終提出了對滑坡體加固方案進行優(yōu)化調(diào)整，采取縮短樁深、增加錨索的加固方案(錨索抗滑鍵示意圖3)。其主要調(diào)整優(yōu)化內(nèi)容為：

圖3 錨索抗滑鍵示意

(1)單號樁共17根，樁深10m，樁間距6.0m，樁截面1.75m×2.5m，樁身采用C30鋼筋混凝土灌注，已開挖部分采用C30混凝土回填；

(2)雙號樁共16根，樁深8m，樁間距6.0m，樁截面采用3.0m×1.5m，樁身采用C30鋼筋混凝土灌注；

(3)冠梁。樁頂采用鋼筋混凝土冠梁連接各樁，保證抗滑鍵的整體性，冠梁長192m，冠梁截面采用2.5m(寬)×2.0m(高)，冠梁采用C30鋼筋混凝土，每10m～25m預(yù)留2cm伸縮縫；

(4)錨索。在冠梁及抗滑鍵各設(shè)置一排錨索，第一排錨索距離梁頂面1.0m,第二排錨索距離冠梁頂面3.0m。錨索鉆孔直徑130mm，錨索為單孔6束錨索，第一排錨索與水平面下傾角呈20°，第二排與水平面下傾角呈25°，自由段采用跟管鉆進，錨固段采用波紋管防護。錨索采用直徑15.2mm的高強度、低松弛無粘結(jié)鋼絞線制作，抗拉強度不低于1860MPa。全孔范圍內(nèi)采用水泥凈漿灌注，水泥凈漿結(jié)石強度R7d≥35MPa。

4 錨索抗滑鍵方案應(yīng)用效果

錨索抗滑鍵施工的具體效果如下：

(1)根據(jù)合同文件要求，應(yīng)于2015年3月31日完成桐子林滑坡體處治工程，而本工程于2015年1月15日提前完成，為桐子林水電站工程蓄水提供了有力保證，為實現(xiàn)首臺機組發(fā)電節(jié)點目標奠定了基礎(chǔ)；

(2)由于抗滑鍵內(nèi)側(cè)有成昆鐵路，外側(cè)緊鄰S214線和120拌和站，通過縮短樁深度增加錨索(抗滑鍵深度由40.0m～50.0m縮短至8.0m～10m)，完全避免了涌水、流砂等事故的發(fā)生，使施工期安全風(fēng)險等級有效降低；

(3)通過在33根抗滑鍵頂部設(shè)置冠梁以及樁身設(shè)置錨索，將抗滑鍵連接成為整體，保證了滑坡體的整體穩(wěn)定性，達到了加固效果。

〔1〕汪正榮.建筑施工手冊(第4版)[M]，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

〔2〕劉 欽.滑坡治理工程中抗滑鍵合理錨固段長度的探討[A].湖北省三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工程論文集[C]，2005.

楊治平(1979.1-)，男，陜西咸陽人，中國水利水電第七工程局有限公司工程師，主要從事水電工程施工技術(shù)管理。

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